עליית רמת הים היא אחת ההשלכות הדוחקות ביותר של שינויי האקלים האנתרופוסופיים, המאיים מיליארדי דולרים בתשתיות החוף ברחבי העולם. מנמלי מכולה וזיקוק נפט ועד לכבישים ונחיתות כוח, הנכסים המקיפים כלכלות מודרניות נמצאים בסיכון יותר ויותר.הבנה כיצד בדיוק ים עולים ישפיעו על מבנים קריטיים אלה אינה אופציונלית עוד - חיוני לתכנון גמיש, להפחתה, ליעילות, לשיטות לטווח ארוך, ולשיפור של טכנולוגיות אלה, לחיזוי מים ואפקטיביות, להשפעות מהירות, ולשיפור, ולשיפור, לדגימות של מודלים אלה, ולשיפורים, לדגימות של מודלים אלה, להשפעות מהירות ואפקטיביות, לדגימות של מודלים אלה.

מה הם מודלים הידרודינמיקה?

מודלים הידרודינמיים הם סימולציות מבוססות מחשב שמפתורות את המשוואות הבסיסיות השולטות בתנועה נוזלית - באופן קטילי המשוואות Navier-Stokes או את התחזיות הרדודות-מים שלהם - לייצג כיצד מים זורמים, מתפשטים, ואינטראקציה עם מומים ומבנים באזורי החוף.מודלים אלה משלבים מגוון רחב של נהגים פיזיים, כולל גלים אסטרונומיים, גלים מונעים רוח, פריקה, סולמות, סריקות, ודמיעפות אוויריות, כגון טמפרטורות אורכיפות, או טמפרטורות כדוריות ותבניות אוויריות, כגון טמפרטורות אוויריות וסימולציות, כמו טמפרטורות חום וסימולציה, כגון טמפרטורות כדוריות ורמות אוויריות ותבניות אוויריות, כמו טמפרטורות אזוריות, או טמפרטורות אוויריות.

מודלים הידרודינמיקה מודרניים פועלים על רשתות חישוביות שמבטלות את הנוף החוף לתוך תאים, כל אחד עם גובה משלו, גסות, ונכסים אחרים.מודל מתקדם בזמן, פתרון עומק מים ומהירות בכל תא. גישה זו מאפשרת את הסימולציה של שני התהליכים איטיים, מתמשך כמו עליית פני הים ואירועים קיצוניים כמו סופות הוריקן.

כיצד מודלים של רמת הים גבוהה Scenarios

כדי להעריך את ההשפעה של עליית רמת הים, מודלים הידרודינמיקה מנוהלים בטווח של תרחישים עתידיים, בדרך כלל נמשך מתחזיות מודל אקלים גלובליות המיוצר על ידי FLT:0 הבין-ממשלתי על שינויי אקלים (IPCC) דו"ח הערכה 6th AssessmentFLT:1 תרחישים אלה מייצגים מסלולים פליטות גזי חממה שונים, מהפחתה אגרסיבית לעסקים, ותרגם לרמה עולמית של פני הים החל מ -2 מ -1.5 מטרים.

תהליך הדוגמנות פועל כדלקמן: ראשית, המודל הידרודינמי מוגדר לאזור העניין, עם מרחץ מרחץ ברזולוציה גבוהה, טופוגרפיה, תנאי גבול מתצפיות או מודלים גלובליים.Next, רמת הים מוגדלת באופן מצטבר על ידי הוספת מריד אחיד למצב הגבול האוקיינוס, או על ידי הטלת תבניות משתנות מרחבית של תחזיות אזוריות, הכוללות התרחבות תרמית, קרח, ולאחר מכן ירידה של מחזור אחד, לעומת גבהים חדשים, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של גבהים של גבהים של גבהים של גבהים של גבהים של 1 עד 100 שנים.

כולל תהליכים דינמיים

מודלים סופיסטים גם אחראים משוב דינמי שיכול להגביר או להפחית את הצפה.לדוגמה, רמות הים עולה יכולות לשנות את ההתפשטות טיטד בestuaries, פוטנציאל להגדיל את טווח הטיה עוד יותר בארץ. גבהים סטורם עלול להגביר את הצפה ללא לינארית אם עליית רמת הים מאפשרת גלים להגיע עוד על החוף.חלק מהמודלים משלבים תהליכי מורמודינמיקה - תחבורה ושחיקה - זה יכול למפות מחדש של איים (פשוטים) ומיפוי (לעתים קרובות).

נתונים ודרישות פיצוי

הפעלת סימולציות הידרודינמיקה גבוהה דורש נתונים קלט נרחב.

  • (ב) [ה]:0] קדמון וטופוגרפיה 1 (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) תנאים גבולות גבולות גבולות של סולט:1 - סדרת זמן של רמות מים וזרמים בשוליים של המודל, שמקורם לעתים קרובות ממאגרי נתונים גלובליים או אזוריים ומודלים ימיים תפעוליים.
  • (FLT:0) אטמוספירי מאלצת FLT:1 - מהירות רוח, כיוון רוח ושדות לחץ אטמוספירי, במיוחד חשוב לסימול גלי סערה.אלה יכולים להגיע ממאגרי מזג אוויר היסטוריים או מסדי נתונים סציינטטיים.
  • (ב) עיין ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (ב) ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מכיוון שמודלים הידרודינמיים פותרים מעל מאות אלפי תאים ברשת לאורך תקופות סימולציה ארוכות, דרישות חישוביות גבוהות.מודל טיפוסי לרוץ לאזור החוף המטרופוליני מעל שנה של זמן סימולציה עשוי לדרוש שעות או ימים על גבי אשכול מחשוב בעל ביצועים גבוהים. חוקרים משתמשים לעתים קרובות בעיבוד מקביל והפחתה של בדיקות פיזיקלוס כדי להאיץ תרחיש מספר.

אימות תוצאות מודל נגד תצפיות

לפני מודלים הידרודינמיים ניתן לסמוך על החלטות תכנון, הפלט שלהם חייב להיות מאומת ביסודיות נגד המדידות בעולם האמיתי.אימות בדרך כלל כרוך השוואת רמות מים מודל, זרמים, והיקף הצפה עם נתונים ממידות גאות, נוגדנים אקוסטיים דופלר הנוכחי, buoys גל, ולוויינים altime סטורם מודלים הם מתואמת במיוחד על ידי נדריקת ההוריקנים היסטוריים וhoons, להבטיח את הסימנים המקובלים עם דיוקים עם דיוק גבוה.

מדדי אימות נפוצים כוללים טעות מרובע (RMSE), הטיה וציוני מיומנות כגון מדד ווילמוט של הסכמה.מודל בעל איכות גבוהה לאזור נתון יכול להשיג שגיאות ברמת מים של פחות מ -10 עד 20 ס"מ עבור גאוות ו -10% לגבהים של גלג' עם זאת, מיומנות מודל לעתים קרובות מתפוררת כאשר מתבטלת לתנאים חדשים לחלוטין, כך שמגבלות הקשורות לנסיבות לוואי.

יישומים לתשתית החוף

מודלים הידרודינמיקה מספקים מודיעין פעיל על פני מגזרי תשתיות רבים:

נמלים ונמלים

עליית פני הים מפחיתה את ההנקה תחת קרני מכולה וגשרים, מקצרת את זמן הטעינה המותר לספינות, ומגדילה את הסיכון של שרביט בשפל גבוה וסערות.מודלים מדמיינים כיצד פעולות בנמלים גדולים - כגון נמל רוטרדאם או נמל שנגחאי - ניתן להפריע תחת תרחישים שונים של ים.

רשתות תחבורה

כבישים מהירים חוף, רכבות, ודרכי שדה תעופה ממוקמים לעתים קרובות רק כמה מטרים מעל פני הים.מודלים הידרודינמיקה יכול למפות את תקופת החזרה של הצפה עבור כל פלח כביש לאחר העליה בגובה פני הים.לדוגמה, מודל עשוי להראות כי גל עלייה תחת תרחיש +0.5 מטר יכול לעלות על מסדרון I-95 במיאמי כמעט בכל שנה, מה שמוביל בכירים לשקול כביש גבוה, לדוגמה, גלאו מיפוי של ים או ריצוף בינלאומי של 1F: 1.

אנרגיה תשתיות

תחנות כוח, במיוחד מתקני גז גרעיניים וחופי, מסתמכים על מי הים לקירור ולעתים קרובות ממוקמים בגובה נמוך.מודלים הידרודינמיקה להעריך כיצד רמות הים עולה משלבות עם עלייה בפזורה כדי לאיים על צריכת מים קירור, חפיפות חשמליים, גנרטורים גיבוי בניו יורק, נתונים ממודל הידרודינמי עזר להודיע על הנוקשות של מרכז האנרגיה ההודי לאחר סופר, שיפור ציוד ומתקנים קריטיים.

מים וטיפול במים

צמחי טיפול במים פגיעים במיוחד להציף החוף כי הם חייבים לפעול נפילה המונעת כוח הכבידה.הההת עלולה לגרום גיבויי ביוב, זיהום, וסגרת צמחים לזהות אילו מתקנים דורשים ממתיקים גבוהים, משאבות גיבוי או תיקון - הdecions שיכולים לעלות עשרות מיליוני דולרים אך נמנעים מנזקים גדולים בהרבה.

מחקרים: הידרודינמיקה מודלים בפעולה

מחוז מיאמי-דה, פלורידה

מחוז מיאמי-דה עומד בפני אחד מאיומי עליית פני הים הדחופים ביותר בארצות הברית, עם שכונות רבות שכבר חוו "שיטפונות יום מנוחה" במהלך גלות המלך. פקידי מחוז השתמשו במודל דלפט 3D ברזולוציה גבוהה כדי לדמות שיטפון מתחת 1-3 מטרים של עליית פני הים.המודל המשולב של משאבות טיטד, מדחף, מים קרקעיים כדי לייצר מפות מפורטות לכל מחוז, ללא תוצאות של מעל ל- 30 מטר, אשר יש צורך על ידי עלייה של מעל פני השטח הראשון של מעל פני השטח של מעל פני השטח הנוכחי של מעל פני השטח של מעל פני השטח של 50 מטרים, 000, 000, אשר יש צורך של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח של מעל פני השטח העליון של מעל פני השטח של מעל פני השטח של

בנגקוק, תאילנד

בנגקוק שוקעת בשל מיצוי מים קרקעיים בשיעור של עד 5-10 מ"מ בשנה, מה שמרכיב את ההשפעות של עליית רמת הים העולמית. חוקרים מאוניברסיטת דלפט לטכנולוגיה רצו מודל הידרודינמיקה וקרקע מסוג עד 5-10 מ"מ לשנה, מה שגורם להתפרצות עתידית של תת-קרקעית ורמת הים.המודל שערכה עד שנת 2050, כמעט 40% מהערים עלולים להיות מותשים לצמיתות אם תת-תזונה מתמשכת תמשיך לפתח את ההחלטה של צ'אקדמית המים והניקו באופן ישיר.

הולנד: תכנון דלתא ארוך טווח

אף מדינה לא השקיעה יותר במודל הידרודינמי של הולנד.תוכנית דלתא ההולנדית משתמשת בחבילת מודל בקנה מידה לאומי כדי להעריך את עליית תרחישים בגובה פני הים עד 2 מטרים ומעבר לכך, מודלים מדמיינים את התגובה של הסערה הגדולה של דלתא עובד, יכולת הפרידה של נהר הריין, ומלח מים חודרים לתוך פילים חקלאיים.

הגבלות וודאות

בעוד מודלים הידרודינמיקה הם חזקים, הם לא כדורי גביש.

  • (FLT:0) ,Scenario אי הוודאותFLT:1 - פליטת גזי חממה עתידיים תלויה בהתנהגות האנושית, אשר לא ניתן לחזות.מודלים חייבים להציג מגוון של תוצאות סבירות, לא תחזית אחת.
  • (FLT:0) דינמיקה של גיליון 1 (Ice גיליון 1) - התרומה של גרינלנד וקרחונים באנטארקטיקה לגבהים ימיים עולה נותר אחד הלא נודעים הגדולים ביותר.חלק מהמגזרים המבוססים על הקרח המערבי של אנטארקטיקה עלולים לקריסה, ולהוסיף מטרים של רמת הים העולה בתוך מאות שנים.
  • (FLT:0) קרקע אנכית מקומית של תנועת קרקע אנכית (FLT:1) - סובייקט או הרמת הקרקע יכול להחמיר או לפלס את עליית פני הים.
  • (FLT:0) החלטתModel ושגיאות רחצה: 1.) – רשתות קוארזה מפספסות ערוצים צרים, תכונות חוף קטנות, ובניינים בודדים המשפיעים על זרימת מים.
  • (FLT:0) משובים ביוטיים ומופולוגיים מפלט:1) - מנגרולים, שוניות אלמוגים ומנשפים מלח יכולים להעצים גלים ולהעלות עם רמת ים, אבל מודלים רבים מפשטים או להתעלם ממערכות אקולוגיות אלה.

אי-ודאות אלה לא מעצימות את תוצאות המודל, אלא דורשות תקשורת זהירה.מתכננים צריכים להשתמש בגישות של הרכב - הפעלת מודלים רבים או תרחישים רבים - ולטיפול בתחזיות כהסתברות ולא מוחלטים.

כיוונים עתידיים ב- Hydrodynamic Modeling

מגמות רבות נועדו לשפר את הרלוונטיות של מודלים הידרודינמיקה עבור קבלת החלטות תשתית החוף:

Machine Learning and Emulation

מודלים הידרודינמיקה מלאים איטיים מדי עבור הערכות סיכון בזמן אמת או לחקור אלפי אפשרויות הסתגלות. Machine Learning מחקים מאומן על פלטי מודל יכול לשכפל את ההתנהגות החיונית של מודל ב- מילימטרים. אלה מחקים מאפשרים כלים אינטראקטיביים "אם" אילו כלים מתכננים יכולים להשתמש כדי לבדוק שיעורי עלייה ברמת הים השונים, אטימות סערה ועיצובי התערבות.

מודלים משולבים

רוב המודלים הידרודינמיים עומדים בפני עצמו, אבל העולם האמיתי זוגות פיזיקה עם מערכות סוציו-אקונומיות.הדור הבא משלבים את הפלט הידרודינמי עם מודלים לרשתות תשתית (למשל, רשתות חשמל, רשתות תחבורה) ומודלים של נזק כלכלי.זה מאפשר ניתוח של כשלים מתקפלים - למשל, תת-תיחה מוצפנת לסגור תחנת טיפול במים - וכתוצאה מכך עלויות ברחבי האזור כולו.

מידע על לוויין High-Resolution

משימות לוויין חדשות כגון SWOT (Surface Water and Ocean Topography) מספקות כיסוי עולמי חסר תקדים של גובה פני המים.כאשר הטמיעו במודלים הידרודינמיקה, נתונים אלה לשפר את תנאי הגבול ומאפשרים אימות טוב יותר. בדומה, רזולוציה גבוהה של מכ"ם (SAR) תמונות המפות מצפות המפות מצפות בזמן אמתי קרוב, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לתקן את המודל.

מודל נהיגה קהילתית

כדי להבטיח שאסטרטגיות הסתגלות הן שוויוניות, תפוקה מודל חייבת להיות נגישה לבעלי העניין המקומיים.פלטפורמות מבוססות אינטרנט כמו דלתא דלתא פתחה כדור הארץ ואפליקציית החוסן החוף ויזואליזציה של תוצאות הידרודינמיקה בדרכים שאינן קידודים יכולים לחקור. מתכננים עירוניים, לוחות קהילתיים ותושבים יכולים לראות כיצד עליית רמת הים משפיעה על הבלוק הספציפי שלהם, לטפח אמון ולאפשר תכנון חלקי.

מסקנה

שינויי האקלים הם העלאת רמות הים בקצב מאיץ, והתשתית שתחת כלכלות החוף חייבות להתאים או להיכשל.מודלים הידרודינמיקה הם הכלים היחידים שיכולים לתרגם את תחזיות האקלים העולמיות לפרטים המקומיים, המתגמלים והמדיניות הדרושים. על ידי סימון הגאות, גלי סערות, סערות, ונהר עם נאמנות גבוהה, מודלים אלה חושפים בדיוק אילו כבישים יבולו, אשר יתפתחו מחדש תהליכים סביבתיים, אשר אינם מספקים גם מודלים מהירים יותר, אלא גם כן, החלים, אלא גם כן, החלים, החלים, ומעבדים, לתהליכי הגנה, ומעבדים, ומעבדים יותר, הם, הם, והופכים את תהליכי הגנה, הם, הם, לתהליכי אקלים, אשר עומדים לפתח יותר, לתהליכי אקלים, והופכים את פני הים, והופכים לתהליכי אקלים, לתהליכי אקלים, הם, לתהליכי הגנה, והופכים את תהליכי הגנה עתידיים, והופכים את תהליכי הגנה, והופכים את תהליכי הגנה יותר, ותהליכי אקלים, והופכים אותם לתהליכי אקלים, הם מתפתחים יותר ויותר, והופכים אותם לתהליכי אקלים, הם, אשר נמצאים במעבדים מהירים יותר ויותר, אשר יהיו מתפתחים יותר, אשר יהיו מעורבים, אשר יהיו מעורבים יותר ויותר, אשר יהיו מעורבים